הגדרה של מבנה חיידקים

ויויאנה וילאמיל רמירז
ליק. בביולוגיה וכימיה. M.Sc. בתהליכים ביוטכנולוגיים

בביולוגיה, אנחנו מתחילים מהרעיון שהצורה נגזרת מהפונקציה, ולכן המבנים של אורגניזמים מגיבים לדפוס אבולוציוני, שבו הם מבצעים תפקיד בצורה הטובה ביותר נחוש בדעתו. חיידקים הם דוגמה מובהקת לכך, וזו הסיבה שיש להם מורפולוגיות שונות. החיידקים מציגים את המבנים הבאים: קרום ציטופלסמי, דופן תא, שכבות שטחיות, שערות, פימברינים, תכלילים של תאים, שלפוחיות גזים, אנדוספורות ודגלים.

חיידק בצורת ביצית נקרא קוקוס וכאשר צורתו גלילית הוא נקרא בצילוס. בין שתי הקבוצות הללו קיימות וריאציות כמו ספירילה, שהן בציליות בצורת ספירלה. תאים אחרים נשארים מקובצים לאחר חלוקת התא ויוצרים גושים של שרשראות ארוכות כגון סטרפטוקוקוס או קבוצות בצורת אשכולות ענבים כגון סטפילוקוקוס.

גודלם של פרוקריוטים משתנה בין 0.2 מיקרומטר ל-700 מיקרומטר ויש לו קשר הפוך עם מהירות חילוף החומרים שלהם, שכן בתאים גדולים מאוד תהליכי הובלת חומרי הזנה יכולים להיות לא יעילים ולהגדיר את המיקרואורגניזם כלא תחרותי בהשוואה לאלה שיש להם גודל קַטִין. בנוסף לכך, לתאים הקטנים יש שטח פנים גדול יותר, מה שמעדיף חילוף גדול יותר של חומרים מזינים עם הבינוני וקצב גדילה גדול יותר.

קרום ציטופלסמי

הממברנה הציטופלזמית היא מבנה המקיף את התא ואשר מתפקד כמחסום מהסביבה החיצונית ומגן על תוכן הציטופלזמה. תפקיד נוסף שלו הוא החלפת חומרים מזינים והפרשת פסולת סלולרית, ולכן הוא מציג החדירות הסלקטיבית. הממברנה הציטופלזמית נוצרת על ידי שכבה כפולה של פוספוליפידים (דו-שכבת פוספוליפידים) כאשר לפוספוליפידים או לחומצות שומן יש מאפיינים הידרופוביים ולגליצרול-פוספט מאפיינים הידרופוביים. הידרופילי.

הקצוות ההידרופיליים מקיימים אינטראקציה עם הסביבה החיצונית והציטופלזמה, בעוד שהפוספוליפידים יוצרים סביבה הידרופוביה בתוך הממברנה. היציבות של הממברנה האמורה נוצרת מקשרים יוניים וקשרי מימן. מצורף לזה, לממברנה יש סוגים שונים של חלבונים קשורים; הפריפלסמיות שנמצאות במגע עם הסביבה החיצונית, מאפשרות איחוד למצעים שונים או הובלה של חומרים לתא, אחרים הם חלבונים אינטגרליים הקשורים באופן מלא לממברנה, אנזימים המזרזים תגובות ביו-אנרגטיות, חלבוני הובלה קְרוּם; המאפשרות שלוש מערכות הובלה: הובלה פשוטה, טרנסלוקציה קבוצתית ותחבורה ABC. בראשון נדרשת רק נוכחות של חלבון, בשני; נדרשת קבוצת חלבונים המסייעים בהובלה והמולקולה המועברת מזורחת ובשלישית היא נקשרת לשלושה חלבונים; אחד שנקשר למצע, אחר שמעביר את המולקולה, ושלישי שמייצר אנרגיה להובלה.

אנרגיית התא מיוצרת בממברנה הציטופלזמית, מכיוון שהממברנה יכולה להציג אנרגטית נטען על ידי הפרדה של יוני H+ ו-OH-, כך שהוא יכול לספק פונקציות תאיות שונות הדורשות אנרגיה. חשוב להזכיר כי לממברנה יש גם תפקיד של הפרשת חלבונים, שכן רבים מהם מייצרים הידרוליזה של מצעים שונים על מנת לקבל גלוקוז.

קיר סלולרי

דופן התא היא מבנה חיידקי נוסף שמטרתו למנוע תמוגת תאים על ידי לחץ תאים פנימי, לקדם צורה וקשיחות. דפנות התא של חיידקים עשויות מפפטידוגליקן, פוליסכריד המקושר לקבוצה קטנה של חומצות אמינו. מבנה זה קובע אם החיידק הוא גרם חיובי או גרם שלילי, שכן בחיידקים גרם חיוביים פפטידוגליקן מייצג את 90% מדופן התא ובתאים גרם שליליים הוא מייצג רק 10%, בתוספת שכבת ליפופוליסכריד, זה שכבת הליפופוליסכריד יכולה להכיל אנדוטוקסינים הגורמים למחלות עבור בעלי חיים כגון חיידקים פתוגניים של מגדרים סלמונלה, שיגלה ו Escherichia הגורמים לתסמיני מעיים רעילים, בשל הממברנה שלו. לחיידקים גראם שליליים יש גם חלבונים הנקראים פורינים בדופן התא שלהם, שמתפקדים כערוצים להובלה של חומרים הידרופיליים. חלק מהתאים הפרוקריוטים יכולים לחיות ללא דופן התא ונקראים פרוטופלסטים.

מבנים קובעים אחרים

שכבות שטחיות, שערות ופימברינים הם מבנים שנוצרים מהפרשה של חומרים צמיגים שונים. הקפסולות והשכבות הריריות אינן חלק מדופן התא, אך תפקידן הוא קיבוע של תאים למשטחים מוצקים, יצירת ביופילם, מייצרים הגנה באמצעות הקפסולות בחיידקים הפתוגניים כדי לא לעבור פגוציטציה על ידי תאי המערכת חֲסִין. פימברינים ושערות הם מבנים שנוצרו על ידי חלבונים ויש להם גם תפקידים שונים כגון; קיבוע, קליטה וניידות.

לעתים קרובות יש לחיידקים תכלילים של תאים שמתפקדים כמאגר אנרגיה או אחסון, ביניהם ניתן למצוא חומצה פולי-β-hydroxybutyric (PHB), גליקוגן, פוליפוספט, מגנטוזומים.

ה שלפוחיות גז הם נמצאים בחיידקים פלנקטוניים, כאשר למבנים אלה יש את הפונקציה לספק ציפה למיקרואורגניזם ולאפשר להם להיות תלויים בעומקים שונים. היותה אסטרטגיה חיובית עבור חיידקים פוטוטרופיים, שכן כאשר הם צפים ניתן לאתר אותם בזווית אסטרטגית כך שאור יגיע אליהם ויבצע את התהליך של פוטוסינתזה. כל שלפוחית ​​מורכבת משני חלבונים שונים.

ה אנדוספורים הם מבנים שנולדים בתהליך הנקרא ספורולציה ומהווים מנגנון הישרדותי. מכיוון שהם עמידים בפני חום, חומרים כימיים, התייבשות, הגבלת רכיבים תזונתיים, בין היתר אחרים.

ה פלגלה חיידקית הם מבנים ארוכים ודקים המחוברים לתא בקצה אחד בצורת סליל. מבנה זה מאפשר תנועה סיבובית של התא בעזרת אנרגיה מכוח המניע של הפרוטונים. היווצרות הדגל ניתנת על ידי סדרה של גנים הקשורים לתנועת המיקרואורגניזם ויכולה לנוע במהירויות הגבוהות מפי 60 מאורך הדגל. תא לשנייה, ובכך עולה על מהירות התנועה של הצ'יטה, מאחר שהוא יכול לנוע מהר פי 25 מאורך גודלו לכל שְׁנִיָה.